[發(fā)明專利]齒輪箱的故障預(yù)測、監(jiān)測和診斷方法及相應(yīng)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011092885.4
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112232405B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于祥;孔海朋;趙宗見;彭宇陽;尚永濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中車青島四方機車車輛股份有限公司
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G01M13/02
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 曾紅芳

本發(fā)明公開了一種齒輪箱的故障預(yù)測、監(jiān)測和診斷方法及相應(yīng)裝置。其中，該方法包括：采集齒輪箱的工作數(shù)據(jù)和列車運行數(shù)據(jù)；對齒輪箱的工作數(shù)據(jù)和列車運行數(shù)據(jù)進行智能分析處理，預(yù)測得到齒輪箱的故障數(shù)據(jù)。本發(fā)明解決了無法及時、準(zhǔn)確地預(yù)測列車齒輪箱的故障的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及齒輪箱領(lǐng)域，具體而言，涉及一種齒輪箱的故障預(yù)測、監(jiān)測和診斷方法及相應(yīng)裝置。

背景技術(shù)

齒輪箱是軌道交通列車傳動系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件。齒輪箱的小齒輪通過聯(lián)軸節(jié)與牽引電機實現(xiàn)柔性連接；齒輪箱的大齒輪壓裝在車軸上，齒輪箱通過齒輪嚙合傳遞動力，將牽引電機的動力傳遞到車軸上，帶動車輛運行。

傳統(tǒng)齒輪箱的故障診斷系統(tǒng)通過采集齒輪箱的單一數(shù)據(jù)，然后判斷齒輪箱測點數(shù)據(jù)是否超過閾值，并根據(jù)判斷結(jié)果確認齒輪箱的運行狀態(tài)。但由于各輛車的運行狀態(tài)不同、季節(jié)環(huán)境因素不同等原因，導(dǎo)致人為設(shè)定的閾值很難有廣泛的適用性，造成誤報率或漏報率太高，影響對齒輪箱的故障檢測，進而對列車的安全形成隱患。

此外，現(xiàn)有的列車齒輪箱安全監(jiān)控系統(tǒng)只能實現(xiàn)故障的實時診斷，當(dāng)診斷出故障時，故障已經(jīng)發(fā)生，已經(jīng)影響行車安全和運營秩序。因此相關(guān)技術(shù)無法實現(xiàn)對列車齒輪箱的故障預(yù)測。

針對上述的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供了一種齒輪箱的故障預(yù)測、監(jiān)測和診斷方法及相應(yīng)裝置，以至少解決無法及時、準(zhǔn)確地預(yù)測列車齒輪箱的故障的技術(shù)問題。

根據(jù)本發(fā)明實施例的一個方面，提供了一種齒輪箱的故障預(yù)測方法，包括：采集齒輪箱的工作數(shù)據(jù)和列車運行數(shù)據(jù)；對所述齒輪箱的工作數(shù)據(jù)和所述列車運行數(shù)據(jù)進行智能分析處理，預(yù)測得到所述齒輪箱的故障數(shù)據(jù)。

可選地，在對所述齒輪箱的工作數(shù)據(jù)和所述列車運行數(shù)據(jù)進行智能分析處理，預(yù)測得到所述齒輪箱的故障數(shù)據(jù)之前，還包括：對所述齒輪箱的工作數(shù)據(jù)和所述列車運行數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的數(shù)據(jù)；對所述預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進行篩選，得到至少一個測點對應(yīng)的測點數(shù)據(jù)；根據(jù)所述測點數(shù)據(jù)，確定所述測點數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)特征，其中，所述數(shù)據(jù)特征包括：基礎(chǔ)統(tǒng)計特征、變化速率特征、時間窗口特征和競爭特征；根據(jù)所述測點數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)特征，預(yù)測得到所述齒輪箱的故障數(shù)據(jù)。

可選地，對所述齒輪箱的工作數(shù)據(jù)和所述列車運行數(shù)據(jù)進行預(yù)處理包括以下至少之一：數(shù)據(jù)清洗，數(shù)模轉(zhuǎn)化，數(shù)據(jù)存儲格式轉(zhuǎn)化，數(shù)據(jù)合并，數(shù)據(jù)缺失值填補和數(shù)據(jù)有效性驗證。

可選地，根據(jù)所述測點數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)特征，預(yù)測得到所述齒輪箱的故障數(shù)據(jù)包括：使用故障預(yù)測模型對所述測點數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)特征進行智能分析，預(yù)測得到所述齒輪箱的故障數(shù)據(jù)，其中，所述故障預(yù)測模型為機器學(xué)習(xí)模型。

可選地，在對所述齒輪箱的工作數(shù)據(jù)和所述列車運行數(shù)據(jù)進行智能分析處理，預(yù)測得到所述齒輪箱的故障數(shù)據(jù)之前，所述方法包括：使用所述齒輪箱的工作數(shù)據(jù)和所述列車運行數(shù)據(jù)作為樣本數(shù)據(jù)，訓(xùn)練所述故障預(yù)測模型，其中，訓(xùn)練所述故障預(yù)測模型包括：根據(jù)所述樣本數(shù)據(jù)，使用多種分類方法構(gòu)建多個分類模型，其中，所述多個分類模型均為機器學(xué)習(xí)模型；集成所述多個分類模型，得到所述故障預(yù)測模型。

可選地，所述集成多個分類模型得到所述故障預(yù)測模型的方法包括以下至少之一：投票平均(Voting/Averaging)方法，引導(dǎo)聚焦(Bagging)方法，提升(Boosting)方法。

根據(jù)本發(fā)明實施例的另一方面，還提供了一種齒輪箱的故障監(jiān)測方法，包括：采集齒輪箱的工作數(shù)據(jù)；使用故障監(jiān)測模型對所述齒輪箱的工作數(shù)據(jù)進行處理，判斷所述齒輪箱的狀況，其中，所述故障監(jiān)測模型為使用樣本數(shù)據(jù)訓(xùn)練得到的單一閾值模式的模型，所述樣本數(shù)據(jù)包括所述齒輪箱的歷史工作數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)；當(dāng)判斷所述齒輪箱發(fā)生故障時，發(fā)出告警信息。